JPS6356092B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、流下装置からたとえば液体窒素等
の液化不活性ガスを、ライン上に配列されて搬送
される未封容器に連続的に流下させる場合の流下
量を調節する液化不活性ガスの流下量制御装置に
関する。

(ロ) 従来の技術 一般に、非炭酸飲料やその他の缶詰製品におい
て主としてコスト、重量の関係から薄肉の金属製
缶（たとえば0.15mmの厚さのアルミ缶）やプラス
チツク製缶等のいわゆる軟質缶がよく使用され
る。この種の軟質缶を使用する場合、保存、輸送
における変形や破損を避けるために窒素等液化不
活性ガス（以下液化ガスという）を封入して缶内
圧を高めるようにしている。このような液化ガス
の缶への封入は第１図に示すように先ずフイーラ
１で空缶に飲料を充填した後、コンベア２に載置
して缶３を搬送し搬送の途中で流下装置４より液
化ガスを缶３に滴下し、さらにその後シーマ５で
缶３を密封して行なつている。そして流下装置４
より缶３への液化ガスの注入は従来流下装置４の
弁を一定時間開いて滴下させる間欠的注入法や液
化ガスを小滴状に滴下させる方法をとつていた。
しかしながら間欠的注入や小滴状注入では、間欠
時間のズレや小滴の大小によりあるいは注入時の
小滴の飛散により缶毎の注入量にバラツキが生じ
るという欠点があり、この欠点を解消するため
に、この出願の発明者等は連続的に液化ガスを流
下し注入する装置を案出し、すでに提案した。

一方、たとえば飲料缶製品の需要の変化、生産
計画等の変化その他の事情に応じてライン速度を
変えて生産量を調整したい場合がしばしば生じ
る。ところが、上記した連続流下の場合、液化ガ
スの流下量が一定とすると、ライン速度の変化で
缶が流下装置を通過する時間が変化するため液化
ガスの注入量も変化し、また流下装置からシーマ
に達するまでの時間も変化し、その間における液
化ガスの蒸発量も変化する。そのためシーマで密
封された時点での封入液化ガスの量が相違するこ
とになる。したがつてライン速度を変化させても
封入液化ガスを一定にするためには流下装置より
流下される液化ガスの量を調整してやる必要があ
る。しかし手動で流下装置の弁の開閉状態を最適
に調節することは面倒かつ困難なことである。そ
こでこの困難さを解決するためにこの出願の発明
者等は、ライン速度を検出し、検出したライン速
度に応じて流下装置の弁を開閉制御する液化不活
性ガスの流下量制御装置を創出し、すでに別の出
願を行つた。

(ハ) 発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記すでに出願した液化不活性
ガスの流下量制御装置において常に一定の速度で
弁を開閉する場合には現開閉位置と、検出したラ
イン速度に対応する目標とする開閉位置との差が
大なる場合に適正な流下量を得るまでにかなりの
時間を要することに気づいた。

それゆえにこの発明の目的は、適正な流下量を
得るための開閉弁の調節に時間を要しない液化不
活性ガスの流下量制御装置を提供するにある。

(ニ) 課題を解決するための手段及び作用 この発明の液化不活性ガスの流下量制御装置
は、少なくとも開閉弁とこの開閉弁を開閉するた
めに変位する変位体とを含み、所定速度で移動す
るライン上に配列されて搬送される未封容器に連
続的に液化不活性ガスを流下する液化不活性ガス
流下装置と、前記ライン速度を検出するライン速
度検出手段と、検出されたライン速度に応じて前
記変位体を変位させる変位体駆動手段とを備え、
前記開閉弁の開閉で流下される液化不活性ガスの
流下量を調節するものにおいて、前記変位体の現
位置を検出する位置検出手段と、前記ライン速度
検出手段によつて検出されるライン速度に対応し
て前記変位体の目標位置を算出する目標位置算出
手段と、前記変位体の現位置と目標位置の差を求
める位置差算出手段と、この算出した位置差に応
じ、変位体の変位速度が変化するように変位体駆
動手段を制御する駆動制御手段とを特徴的に備え
て構成されている。

この流下量制御装置では、動作が開始される
と、ライン速度検出手段でライン速度が検出され
る。そして、このライン速度より弁を最適に開す
るために、弁を開閉するための変位体の目標位置
を算出する。一方、位置検出手段で変位体の現位
置が検出される。この現位置と上記算出した目標
位置との位置差が、位置差算出手段により求めら
れ、この位置差に応じ、変位体の変位速度が制御
される。すなわち、比較的位置差が小さい場合
は、変位体の変位速度も小さいが、位置差が比較
的大きいと、変位体の変位速度を大きくし、変位
体を高速で目標位置に近づける。

(ホ) 実施例 以下、図面に示す実施例によりこの発明を詳細
に説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示す液化不活性
ガスの流下量制御装置の構成を示すブロツク図で
ある。同図において１１は第１図に示す流下装置
４に対応するものであつて、この流下装置１１の
槽内には液体窒素が満たされていて、内蔵される
ニードル弁の開閉状況に応じて流下口１２より液
体窒素が連続的に流下されるようになつている。
なお流下装置１１の一例の詳細は後述する。１３
は液体窒素の貯蔵ボンベであつて、流下装置１１
内に貯蔵される液体窒素が空になると、電磁弁１
４を介して流下装置１１に液体窒素が補給され
る。１５はライン制御部であつて低速オンボタン
１６、高速オンボタン１７、普通停止ボタン１
８、緊急停止ボタン１９を備えている。低速オン
ボタン１６はコンベア２（第１図参照）を低速
（たとえば500〔CPM〕）で運転する場合に操作さ
れる。高速オンボタン１７はコンベア２で高速
（たとえば1000〔CPM〕）で運転する場合に操作さ
れる。普通停止ボタン１８はコンベア２を停止さ
せる場合、電源が断されてもコンベア２は暫時移
動して停止するが、このコンベア２の暫時の移動
に合わして流下装置１１の弁を閉じる時に操作さ
れる。緊急停止ボタン１９はコンベア２の電源が
切れればコンベア２が暫時移動している段階でも
即流下装置１１の弁を閉じる時に操作される。こ
れら各ボタン１６…１９よりの操作信号は変換器
（デコーダ）２０を介してマイクロプロセツサ２
１に入力される。さらにライン制御部１５はタコ
ゼネレータ２２によつてライン速度を交流信号で
出力しタコゼネ変換器２３に加える。タコゼネ変
換器２３に加えられたライン速度に比例した交流
電流は直流電流に変換されて分流器２４に加えら
れ、さらに直流電圧に変換される。この直流電圧
に変換されたライン速度信号はAD変換器２５で
デジタル値に変換されてマイクロプロセツサ２１
に入力される。

２６はピニオンラツクであつてスピードコント
ロールモータ２８の回転より、リニアヘツド２９
中のピニオンに噛合して上下に変位されるように
なつている。ピニオンラツク２６の上下の変位に
よつて流下装置１１の弁が開閉され、液化ガスの
流下量が調節される。ピニオンラツク２６の位置
はリニアゲージセンサ３０で検出され、デジタル
リニアゲージ３１によつてデジタル値に変換され
てマイクロプロセツサ２１に加えるようになつて
いる。

マイクロプロセツサ２１はAD変換器２５より
加えられるライン速度に基づいて液体窒素の最適
流下量を求め、この流下量に対応するピニオンラ
ツク２６の位置（目標位置）を算出し、この算出
されたピニオンラツク位置とデジタルリニアゲー
ジセンサ３１より得られるピニオンラツク２６の
現位置とより両位置の差及び大小関係を求め、ス
ピードコントロールモータ２８のモータスピード
（回転速度）信号MSと回転方向信号MDを出力す
る。モータ回転速度信号MSはピニオンラツク２
６の現位置と目標位置の差に比例する信号であり
DA変換器３２を経てコントロールユニツト３３
に加えられる。回転方向信号MDは正／逆方向切
換スイツチ３４に加えられる。コントロールユニ
ツト３３はDA変換器３２よりのアナログ化され
た回転速度信号電圧MSとレートゼネレータ２７
よりの現モータスピードに相当する信号を受けて
スピードコントロール信号をスピードコントロー
ルモータ２８に加えるようになつている。正／逆
方向切換スイツチ３４は回転方向信号MDによつ
て切換えられ、その切換状態によりスピードコン
トロールモータ２８は正・逆いずれかの方向に回
転動される。

ここでマイクロプロセツサ２１におけるライン
速度に対する液体窒素流下量の算出について説明
する。第１図の液化ガス注入装置において流下装
置４より液体窒素を連続流下させた場合のライン
速度と一定缶内圧を得るための液体窒素流下量の
関係の一例を示すと第３図に示す通りとなる。同
図においてＡは流下装置４とシーマ５の距離を
0.5〔ｍ〕にした場合、Ｂは同距離を1.5〔ｍ〕にし
た場合である。なおいずれも缶に満たした飲料は
43〔ml〕、飲料の温度を95〔℃〕としている。また
パラメータは目的とする窒素ガスの缶内圧であ
る。図から明らかなようにライン速度の小なる範
囲ではライン速度が小さくなるほど極端に流下量
も大となるが、あるライン速度（極小点Ａ）以上
はライン速度の増大とともに必要とする流下量も
大となる。そして流下装置４とシーマ５の距離が
大なるほど極小点Ａが右に移動するし、同じライ
ン速度で同じ缶内圧を得るに必要とする液体窒素
の流下量が大となる。マイクロプロセツサ２１に
内蔵されるメモリには上記特性図のデータすなわ
ち缶内圧毎に、ライン速度に対する流下量が記憶
されており、AD変換器２５よりマイクロプロセ
ツサ２１にライン速度が入力されるとそのライン
速度に対応する流下量がメモリより読出される。
このようにしてライン速度に対する液体窒素の流
下量が求められる。この流下量はさらにピニオン
ラツク位置信号に変換される。なお第３図に示す
缶内圧1.0〔Kg／cm³〕、1.5〔Kg／cm³〕、2.0〔Kg／cm³
〕
等の選定はマイクロプロセツサ２１内蔵のキー指
定によつてなされる。

第２図において３５は流下装置１１の液面レベ
ルを検出するセンサであつてこの液面センサ３５
で検出される液面レベルは液面計３６で読取られ
る。この液面計３６に出力された液面レベル信号
は電磁弁１４を開閉制御する。また上記液面レベ
ル信号はAD変換器３７を経てマイクロプロセツ
サ２１に加えられ、マイクロプロセツサ２１は液
面レベルがある値以下になると警報器３８を動作
させる。この警報器３８は液面計３６に付属する
ものであつてもよい。

以上のように構成される液体窒素の流下量制御
装置はマイクロプロセツサ２１による制御のもと
第４図に示すフローにしたがつて制御動作が実行
される。

次に第４図のフロー図を参照して第２図に示す
装置の動作について説明する。

先ず動作のスタート時において、マイクロプロ
セツサ２１自体がリセツトされピニオンラツク２
６が下げられた状態すなわち流下装置１１の弁が
全閉状態とされる。すなわち初期状態設定がなさ
れる（ステツプST1）。次にステツプST（以下ST
と略す）２で「STOPか」どうか判定する。動作
のスタート時点では先ず低速オンボタン１６が押
されるので、緊急停止ボタン１９等の立上り信号
が得られずST2における判定はNOで次のST3に
移る。このステツプでは「低速か」すなわち低速
オンボタン１６が押されたかを判定する。上記し
たように動作のスタートでは先ず低速オンボタン
１６が押されるのでこのボタンスイツチの立上り
をマイクロプロセツサ２１で記憶していると判定
YESでST4に移り低速立上り用プログラムを実
行する。動作開始直後ではライン速度が上昇して
も流下装置１１より流下される液体窒素の量が追
随してゆかないので、低速オンボタン１６の操作
後一定時間はライン速度に対応する弁の開度より
も大きく弁を開くという処理をこのステツプで行
なう。その後はST7に移りライン制御部１５より
タコゼネ変換器２３、分流器２４、AD変換器２
５を経て加えられるライン速度を読込む。そして
ST8で入力されたライン速度に対応する流下量を
求めさらにこの流下量からピニオンラツク位置を
計算する。そしてST9でリニアゲージ３１よりの
現ピニオンラツク２６の位置と算出したピニオン
ラツクの目標位置よりスピードコントロールモー
タ２８の回転方向及び回転速度を計算し回転方向
信号MDを正／逆方向切換スイツチ３４に、回転
速度信号MSをAD変換器３２を経てコントロー
ルユニツト３３にそれぞれ出力する（ST10）。コ
ントロールユニツト３３はマイクロプロセツサ２
１より受けた回転速度信号MSに相当する速度で
スピードコントロールモータ２８を回転させる。
モータ２８の回転によりピニオンラツク２６は上
方に移動し流下装置１１の弁はライン速度にみあ
つた量の液体窒素を流下させるところまで開かれ
る。なおモータ２８の回転速度は、ピニオンラツ
ク２６の現位置と目標位置の差が大なるほど大と
なり、高速でピニオンラツク２６が目標位置近傍
に達することになる。ピニオンラツク２６が目標
位置近傍に達するとピニオンラツク２６の現位置
と目標位置の差が小さくなるのでモータ２８の回
転速度も小となり、ピニオンラツク２６の変位速
度も低速となる。

ST10に続いて、動作フローはST2にもどる。
このステツプでの判定は、動作の頭初緊急停止ボ
タン１９が押されていないのでNOでありST3に
移る。ST3の判定は「低速か」であるが、すでに
低速オンボタン１６の立上がりを読取り、ST4で
の動作を経た後なのでこの段階での判定はNOと
なる。次にST5に移る。このステツプでは「高速
か」の判定、すなわち高速オンボタン１７が押さ
れたか否か判定されるが、高速オンボタン１７が
押されていないので判定はNOで、ST7に移る。
そして上記したと同様にST7→ST8→ST9→
ST10→ST2の動作を行なう。以後高速オンボタ
ン１７が押されるまでST2→…→ST5→ST7→…
→ST10→ST2の制御動作がくり返される。

続いて高速オンボタン１７が押されて、ライン
速度が高速となると、高速オンボタン１７のオン
立上がりをとらえてST5の判定がYESとなり動
作フローはST6に移る。ライン速度を低速から高
速に切換えた頭初はやはりライン速度の上昇に対
して流下装置１１より流下される液体窒素の量が
追随することができないのでの高速オンボタン１
７の操作後一定時間はライン速度に対応する弁の
開度よりも大きく強制的に弁を開くという処理を
このステツプで行なう。その後はST7に移りライ
ン速度を読込み、以下低速時の動作と同様ST8で
「ピニオンラツク位置計算」ST9で「モータ回転
速度計算」、ST10で、算出された回転方向及び回
転速度を出力して、スピードコントロールモータ
２８を駆動しライン速度に応じた弁の開度となる
ように調節し、流下装置１１より流下される液体
窒素量を適正に保つ。以後高速でライン運転が続
けられる限り、ST2→…→ST5→ST7→…→
ST10→ST2の動作がくり返し継続される。

緊急停止ボタン１９が押されると、この緊急停
止ボタン１９のスイツチオン立上りをとらえて、
ST2での「STOPか」の判定がYESとなり、
ST11に移る。そしてライン２が徐々に停止する
場合でもライン速度０として処理し流下装置１１
の弁を即全閉するように制御する。

普通停止ボタン１８が押された場合には、特別
の処理をなさずに、ST2→…→ST5→ST7→…→
ST10→ST2の動作を行いライン速度の漸減に応
答して流下装置１１の弁を閉じることになる。

第５図はこの発明の他の実施例を示す液化不活
性ガスの流下量制御装置のブロツク図である。同
図において、第２図に示す装置と同一番号を付し
たものは同等の回路を示しておりその詳細な説明
は省略する。第２図の装置においてはピニオンラ
ツク２６の現位置と目標位置の差に応じてスピー
ドコントロールモータ２８の速度を制御してピニ
オンラツク２６の変位速度を調節しているに対し
この実施例装置ではDCサーボモータ４２を用い
電動シリンダ４３を上下に変位させる点で相違し
ている。この実施例装置においては、パルスゼネ
レータ４０より電動シリンダ４３の現位置を示す
パルス信号がマイクロプロセツサ２１に加えられ
るようになつている。マイクロプロセツサ２１は
第２図に示した位置の場合と同様ライン速度に応
じた流下量に対応する電動シリンダ４３の目標位
置を算出しこの算出した目標位置と現位置よりそ
の差に応じてモータ回転速度信号MSを出力す
る。このモータ回転速度信号MSは正逆の方向性
を含む信号でありDA変換器３２でアナログ値に
変換され、DCサーボモータ駆動回路３９に加え
られる。DCサーボモータ駆動回路３９はDA変
換器３２より加えられるモータ回転速度信号MS
とタコゼネレータ４１より加えられるDCサーボ
モータ４２の現速度に相当する信号とを比較し
DCサーボモータ４２の回転速度を回転速度信号
MSに相当する速度まで上昇させる。DCサーボ
モータ４２の回転速度が高くなると比較的短時間
に電動シリンダ４３の現位置が目標位置に近接す
る。近接すると現位置と目標位置の差が小さくな
るので、それに応じてマイクロプロセツサ２１よ
りのモータ回転速度信号MSも小さくなり、DC
サーボモータ駆動回路３９はDCサーボモータ４
２の回転速度を下げる方向に動作する。このよう
にしてDCサーボモータ４２は、電動シリンダ４
３の現位置と目標位置が非常に離れていると高速
で回転するように、逆に両位置が比較的近接して
いる場合は低速で回転するように駆動される。電
動シリンダ４３がDCサーボモータ４２の回転に
より上下すると、この電動シリンダ４３に連結さ
れる流下装置１１の弁が開閉され液化ガスの流下
量が調節される。

次に第２図及び第５図に示す装置に使用される
液化ガスの流下装置の具体例の１つを第６図を参
照して説明する。同図は流下装置の要部縦断面図
を示している。同図において５０は本体容器であ
つて、外ケース５１と内容器５２及び保冷のた
め、外ケース５１と内容器５間に形成される真空
層５３より構成されている。また本体容器５０の
中央部にはニードル弁支持筒５４が装着されてお
り、このニードル弁支持筒５４の筒内上方部には
主軸５５、インナバルブ５６とシートバルブ５７
からなるニードル弁５８が、筒内下方部には液化
ガスバツフア部５９が設けられている。ニードル
弁５８の主軸５５は上方端で一端がスプリング固
定支持枠６０に固定されるスプリング６１の他端
に支持枠６２によつて固定され、駆動棒６３の上
下動により降下、復帰自在に構成されている。シ
ートバルブ５７は中央に、テーパ状の開口部を有
する貫通穴５７ａを有しており、ニードル弁支持
筒５４の下方段部に固着されている。このシート
バルブ５７の貫通穴５７ａにはニードル弁５８の
主軸５５の上下動によりインナバルブ５６が抜差
され、その抜差具合によつて液化ガスの流下量が
調整されるようになつている。

液化ガスバツフア部５９は、す状に形成される
焼結金属製受器６４、焼結金属製受器６４を支持
する支持枠６５，６６及び保冷用外筒６７で構成
されている。支持枠６５はニードル弁支持筒５４
の下方開口部に挿着されている。

内容器５２内に貯溜されている液化ガスたとえ
ば液体窒素はニードル弁支持筒５４に設けられる
貫通穴６８を経てシートバルブ５７の貫通穴５７
ａより焼結金属製受器６４に流下されいつたんこ
の焼結金属製受器６４に溜められる。そしてこの
焼結金属製受器６４のす状部を液体窒素が滲出し
て、整流され流下口６９よりさらに下方に流下し
て下方を搬送される缶に注入される。この場合内
容器５２より焼結金属製受器６４に流下される液
体窒素の流下量はシートバルブ５７の貫通穴５７
ａの開口度合によつて決まる。貫通穴５７ａの開
口度合はインナバルブ５６の挿入度合によつて決
まるがこのインナバルブ５６の挿入度合は駆動棒
６３の上下動によつて調節される。駆動棒６３は
第２図に示す装置のピニオンラツク２６や第５図
に示す装置の電動シリンダ４３に連結されるの
で、ピニオンラツク２６等の上下動により焼結金
属製受器６４への流下量が調整されることにな
る。

一方焼結金属製受器６４への流下量が大になる
と、焼結金属製受器６４に溜められる液体窒素の
量も大となりそれだけ滲出して流下してゆく量も
大となる。

第６図に示した流下装置によれば焼結金属製受
器を介して液化ガスを細い糸状に連続してゆるや
かに缶に注入し得るので、注入の際のシヨツクが
少なく、液化ガスの飛散や蒸発が少なくしかも一
定して注入できるので注入量のバラツキがほとん
ど生じない。

この発明に使用される流下装置としては第６図
に示すものと同様の原理のものが好ましいが、連
続的に液化ガスが流下されるもので他の原理のも
のを用いてもよい。

(ヘ) 発明の効果 この発明によれば、変位体の現位置を検出する
位置検出手段と、前記ライン速度検出手段によつ
て検出されるライン速度に対応して前記変位体の
目標位置を算出する目標位置算出手段と、前記変
位体の現位置と目標位置の差を求める位置差算出
手段と、この算出した位置差に応じ、変位体の変
位速度が変化するように、変位体駆動手段を制御
する駆動制御手段とを備え、位置差に応じ、弁を
開閉する変位体の変位速度を制御するものであ
り、現位置が目標位置から比較的離れている場合
には高速で変位体を変位させるから、弁を短時間
で開閉でき、それほどの時間を要することなく液
化ガスの流下量を適正値に持つてゆくことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は空缶に飲料等を充填しその後液化不活
性ガスを注入して缶を密封するまでの注入装置の
概略を示す図、第２図はこの発明の一実施例を示
す液化不活性ガスの流下量制御装置のブロツク
図、第３図は第１図に示す注入装置において、ラ
イン速度と液体窒素の流下量の関係を示す図、第
４図は第２図に示す実施例装置の処理フローを示
す図、第５図はこの発明の他の実施例を示す液化
不活性ガスの流下量制御装置のブロツク図、第６
図は第２図及び第５図に示す実施例装置に使用さ
れる流下装置の一例を示す要部縦断面図である。 １：フイーラ、２：コンベア、３：缶、４，１
１：流下装置、５：シーマ、１３：ボンベ、１
４：電磁弁、１５：ライン制御部、２１：マイク
ロプロセツサ、２２，４１：タコゼネレータ、２
６：ピニオンラツク、２７：レートゼネレータ、
２８：スピードコントロールモータ、２９：リニ
アヘツド、３０：リニアゲージセンサ、３１：デ
ジタルリニアゲージ、３２：DA変換器、３３：
コントロールユニツト、３４：正／逆方向切換ス
イツチ、３９：DCサーボモータ駆動回路、４
０：パルスゼネレータ、４２：DCサーボモータ、
４３：電動シリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも開閉弁とこの開閉弁を開閉するた
   めに変位する変位体とを含み、所定速度で移動す
   るライン上に配列されて搬送される未封容器に連
   続的に液化不活性ガスを流下する液化不活性ガス
   流下装置と、前記ライン速度を検出するライン速
   度検出手段と、検出されたライン速度に応じて前
   記変位体を変位させる変位体駆動手段とを備え、
   前記開閉弁の開閉で流下される液化不活性ガスの
   流下量を調節する液化不活性ガスの流下量制御装
   置において、 前記変位体の現位置を検出する位置検出手段
   と、前記ライン速度検出手段によつて検出される
   ライン速度に対応して前記変位体の目標位置を算
   出する目標位置算出手段と、前記変位体の現位置
   と目標位置の差を求める位置差算出手段と、この
   算出した位置差に応じ、変位体の変位速度が変化
   するように変位体駆動手段を制御する駆動制御手
   段とを備えることを特徴とする液化不活性ガスの
   流下量制御装置。